马家沟组由葛利普[1922]在河北唐山开平镇马家沟村创立,原始定义为“马家沟村附近之石灰岩,名为马家沟石灰岩,因产珠角石甚富,曾名之为珠角石石灰岩”[马润华,1998],后逐渐演变为马家沟群、马家沟组以及下马家沟组和上马家沟组。在岐山-平凉地区的这套碳酸盐岩地层原划分为水泉岭组和三道沟组[甘肃省地质矿产局,1989;陕西省地质矿产局,1989]。冯增昭等[1990]使用马家沟群,并据岩性和古生物特征将其划分为马家沟一组、马家沟二组、马家沟三组、马家沟四组、马家沟五组和马家沟六组,简称为马一组、马二组、马三组、马四组、马五组和马六组。至全国地层清理时,各地均将上述的各地层统一为马家沟组[张二朋,1998;陈晋镶、武铁山,1997,马润华,1998;武铁山,1997;杨雨,1997]。马家沟组在鄂尔多斯广泛分布,平行不整合在下奥陶统亮甲山组或上寒武统三山子组之上,上古生界含煤层系之下,在鄂尔多斯西南缘富平-陇县一带与上覆上奥陶统地层整合接触,岩性上以厚层碳酸盐岩为特征。
在鄂尔多斯中东部马家沟组可分六个岩性段,其中最顶部的马六段相当于华北地区的峰峰组,马一、马三和马五段岩性相似,以灰色、黄灰色准同生白云岩、溶塌角砾岩及膏盐岩为主;马二、马四和马六段以厚层和块状灰岩和白云岩为主,夹云斑灰岩、灰斑云岩等。马家沟组的6个岩性段构成了3个明显的沉积旋回,每一个旋回代表一次海平面的升降过程。由于沉积背景及后期构造运动的改造,导致马家沟组在不同区域的分布存在一定差异。在鄂尔多斯中东部,马家沟组六个岩性段构成3个沉积旋回的特征表现明显,因此易于将相应的马家沟组地层划分对应的马一-马六段,而在鄂尔多斯南缘的岐山-陇县一带,由于沉积环境的不同,岩石组合特征明显不同于中东部,马家沟组六分性不明显,相应的地层细分也比较困难。
在河津西磑口剖面,马家沟组各段岩性特征如下:
马一段:主要为中薄层泥粉晶白云岩、泥质白云岩,底部夹两层10cm厚的砂岩,下部为黄灰色砾岩,砾石成分以燧石为主,分选较差,显示出于下伏亮甲山组的沉积间断。
马二段:上部为灰、深灰色块状泥晶-粉晶白云岩,中部为灰、黄灰色泥晶、粉晶白云岩和泥质白云岩,泥质白云岩中纹理发育,层面上具泥裂,中下部含少量砂屑,下部为灰泥石灰岩。
马三段:灰色-黄灰色泥晶、粉晶白云岩夹薄板状、页状含泥白云岩,含陆源石英砂,夹数层同生角砾、膏溶角砾。
马四段:灰至深灰色厚层至块状泥晶-细粉晶白云岩,下部夹断续状燧石条带及结核,具微细层理,顶部变为薄层至页状。
马五段:灰、灰白色块状泥-细粉晶白云岩夹中层灰质白云岩、泥质白云岩、砂屑白云岩及泥岩。
马六段:浅灰色、灰白色块状粉晶石灰岩,下部呈薄层状,残存厚度仅17.23m。马六段相当于峰峰组,因加里东运动在鄂尔多斯本部大多缺失,仅东部尚有零星分布,而在鄂尔多斯南缘则较为发育。在南缘淳化-旬邑一带沉积厚度大于300m。岩性主要为泥粉晶灰岩和白云岩,顶部可发育风化壳。
马一段作为马家沟组的最底部沉积,本组在鄂尔多斯东缘的河津、中阳、偏关等地下部均含有一定量的细碎屑岩,底部含砾,乌审旗东部的中参1井亦见砾状砂岩。我们对西磑口剖面马一段底部的石英砂岩的碎屑锆石年代学研究,共挑出了102颗锆石进行测年,锆石多为浑圆状,基本没有棱角,说明经过搬运磨蚀,为典型的碎屑锆石,年龄。数据频率图显示出很好的两组峰期年龄,说明了沉积的物源主要来自1800Ma和2500Ma两期。
河津西磑口剖面的马家沟组底部的锆石年龄谱和鄂尔多斯西部的三道坎组的石英砂岩的碎屑锆石年龄谱基本一致,基本以1800Ma和2500Ma为峰值年龄,未出现相对年轻的碎屑锆石,这与华北地块的年龄记录基本一致,说明马家沟组及其相当的地层,其主要碎屑物源来自稳定的华北古陆。
河津西磑口中奥陶世马家沟组底部石英砂岩,共挑选出102颗锆石,锆石多为浑圆状,基本没有棱角,说明经过搬运磨蚀,为典型的碎屑锆石,年龄数据频率图显示出很好的两组峰期年龄,说明了沉积的物源主要来自1800Ma和2500Ma两期。乌海摩尔沟三道坎组砂岩,锆石比较破碎,极个别为柱状,大部分为次棱角-浑圆状,粒度在100μm左右,为典型的碎屑锆石。大部分锆石灰暗色,个别发光性强,有些具有环带结构,显示岩浆锆石特征。测得的锆石年龄数据显示其主要物源集中于1900Ma和2500Ma。中东部的马家沟组和西部的三道坎组的石英砂岩的碎屑锆石年龄谱基本一致,基本以1800Ma和2500Ma为峰值年龄,未出现相对年轻的碎屑锆石,这与华北地块的年龄记录基本一致,说明马家沟组及其相当的地层,其主要碎屑物源来自稳定的华北古陆。